Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einer integrierten Widerstandsstruktur. Bei einer solchen Widerstandsstruktur kann es sich beispielsweise um einen Lateralwiderstand eines Thyristors handeln. Derartige Lateralwiderstände werden üblicherweise dazu eingesetzt, die Stromdichte in kritischen Bereichen des Bauelements zu begrenzen. So ist es beispielsweise bekannt, bei lichtzündbaren Thyristoren mit Zündstufenstruktur (Amplifying-Gate-Struktur) den Strom der innersten, zündempfindlichsten Zündstufe insbesondere im Fall hoher Stromanstiegsgeschwindigkeiten sowie im Falle einer hohen Stoßstrombelastung zu begrenzen und auf diese Weise eine Zerstörung der Zündstufe und damit des Thyristors zu vermeiden. Dazu ist es erforderlich, dass der integrierte Widerstand insbesondere während des Einschaltvorgangs eine möglichst hohe Spannung aufnehmen kann.The invention relates to a semiconductor device with an integrated resistor structure. Such a resistance structure may be, for example, a lateral resistance of a thyristor. Such lateral resistors are usually used to limit the current density in critical areas of the device. Thus, it is known, for example, to limit the current of the innermost, ignition-sensitive ignition stage in particular in the case of high current rise velocities and in the case of a high surge current load in the case of light-triggerable thyristors with an ignition stage structure, and in this way a destruction of the ignition stage and thus of the thyristor to avoid. For this it is necessary that the integrated resistor can absorb the highest possible voltage, in particular during the switch-on process.
Allerdings ist die Spannungsaufnahme eines herkömmlichen integrierten Lateralwiderstands unter typischen Einschaltbedingungen im Allgemeinen dadurch begrenzt, dass durch Ladungsträger, welche im Bereich des Lateralwiderstandes injiziert werden, eine so hohe positive Raumladungskonzentration entsteht, dass es aufgrund der sich daraus ergebenden Verteilung der elektrischen Feldstärke zu einer Ladungsträgermultiplikation im Bereich des Lateralwiderstandes kommen kann. Die dadurch entstehenden freien Elektronen können die Verteilung des elektrischen Feldes so modifizieren, dass es zur Ausbildung eines negativ differentiellen Widerstandes der transienten Strom-Spannungs-Kennlinie des Lateralwiderstandes kommt. Dies führt im Allgemeinen zu einer Stromfilamentierung, in deren Folge der Lateralwiderstand zerstört werden kann.However, the voltage consumption of a conventional integrated lateral resistance under typical switch-on conditions is generally limited by the fact that charge carriers which are injected in the region of the lateral resistance produce such a high positive space charge concentration that it becomes a charge carrier multiplication due to the resulting distribution of the electric field strength Range of lateral resistance can come. The resulting free electrons can modify the distribution of the electric field so that it leads to the formation of a negative differential resistance of the transient current-voltage characteristic of the lateral resistance. This generally leads to current filamentation, as a result of which the lateral resistance can be destroyed.
Ein anderes Beispiel für eine integrierte Widerstandsstruktur sind so genannte Emitterkurzschlüsse bei einem Thyristor oder einer Diode. Bei solchen Emitterkurzschlüssen handelt es sich um komplementär zu einem Emittergebiet dotierte Halbleiterzonen, die sich ausgehend von einem an das Emittergebiet angrenzenden Halbleitergebiet in das Emittergebiet hinein reichen. Derartige Emitterkurzschlüsse können anodenseitig und/oder kathodenseitig vorgesehen sein. Der Zweck solcher Emitterkurzschlüsse besteht darin, die Festigkeit des Thyristors gegen starke Spannungsanstiege (”dU/dt-Festigkeit”) zu verbessern. Allerdings behindern solche Emitterkurzschlüsse die Ausbreitung der Zündfront während des Zündvorganges. Außerdem erhöhen sie die Durchlassspannung des Thyristors.Another example of an integrated resistor structure are so-called emitter shorts in a thyristor or a diode. Such emitter short circuits are semiconductor zones doped in a manner complementary to an emitter region and extending into the emitter region starting from a semiconductor region adjoining the emitter region. Such emitter shorts may be provided on the anode side and / or cathode side. The purpose of such emitter shorts is to improve the strength of the thyristor against large voltage rises ("dU / dt-strength"). However, such emitter shorts impede the propagation of the firing front during the ignition process. In addition, they increase the forward voltage of the thyristor.
Aus der WO 98/32174 A1 ist ein MOSFET mit einem Kanalstopper bekannt, der im Randbereich eines pn-Übergangs angeordnet ist und der aus einer Anzahl aufeinanderfolgend angeordneter Zonen besteht, von denen sich die benachbarten Zonen jeweils überlappen. Durch die Zonen entsteht ein ungleichmäßiges Dotierungsprofil, bei dem die Dotierung mit zunehmendem Abstand vom Randbereich ansteigt.From the WO 98/32174 A1 For example, a MOSFET with a channel stopper is known, which is arranged in the edge region of a pn junction and which consists of a number of successively arranged zones, of which the adjacent zones each overlap. The zones produce an uneven doping profile in which the doping increases with increasing distance from the edge region.
In der DE 10 2004 042 163 A1 und in der DE 102 31 199 A1 ist jeweils ein Thyristor mit einer Zündstruktur und einer Anzahl voneinander beabstandeter Zündstufen beschrieben. Die p-dotierte Basis des Thyristors weist eine Widerstandszone auf, die zwischen zwei benachbarten Zündstufen angeordnet ist.In the DE 10 2004 042 163 A1 and in the DE 102 31 199 A1 in each case a thyristor with an ignition structure and a number of spaced ignition stages is described. The p-doped base of the thyristor has a resistance zone which is arranged between two adjacent ignition stages.
Die DE 10 2005 037 573 A1 beschreibt einen Thyristor mit anodenseitigen und mit kathodenseitigen Kurzschlusszonen. Die anodenseitigen Kurzschlusszonen sind n-dotiert und erstrecken sich von der anodenseitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers bis zur n-dotierten Basis. Entsprechend sind die kathodenseitigen Kurzschlusszonen p-dotiert und erstrecken sich von der kathodenseitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers bis zur p-dotierten Basis.The DE 10 2005 037 573 A1 describes a thyristor with anode-side and cathode-side short-circuit zones. The anode-side short-circuit zones are n-doped and extend from the anode-side surface of the semiconductor body to the n-doped base. Accordingly, the cathode-side short-circuit zones are p-doped and extend from the cathode-side surface of the semiconductor body to the p-doped base.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Halbleiterbauelement bereitzustellen, das hohen Stromanstiegsgeschwindigkeiten und hohen Stoßstrombelastungen standhält, und das eine ausreichende dU/dt-Festigkeit sowie eine niedrige Durchlassspannung aufweist.The object of the present invention is to provide a semiconductor device which withstands high current slew rates and high surge current loads, and which has sufficient dU / dt strength and low on-state voltage.
Diese Aufgabe wird durch Halbleiterbauelemente gemäß den Patentansprüchen 1 und 49 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by semiconductor devices according to claims 1 and 49. Embodiments and developments of the inventions are the subject of dependent claims.
Das Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 umfasst einen Halbleiterkörper, in dem eine Halbleiterzone mit einem einheitlichen Leitungstyp ausgebildet ist. Diese Halbleiterzone weist eine Widerstandsstruktur mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt auf, sowie einen zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordneten dritten Abschnitt. Der zweite Abschnitt, der dritte Abschnitt und der erste Abschnitt sind in einer ersten Richtung in der genannten Reihenfolge aufeinander folgend angeordnet weisen denselben Leitungstyp auf. Der dritte Abschnitt besitzt eine Netto-Dotierstoffkonzentration, die kleiner ist als die Netto-Dotierstoffkonzentration des ersten Abschnitts und größer als die Netto-Dotierstoffkonzentration des zweiten Abschnitts.The semiconductor device according to claim 1 comprises a semiconductor body in which a semiconductor region having a uniform conductivity type is formed. This semiconductor zone has a resistance structure with a first section and a second section, and a third section arranged between the first section and the second section. The second portion, the third portion and the first portion are arranged consecutively in a first direction in the named order and have the same conductivity type. The third portion has a net dopant concentration that is less than the net dopant concentration of the first portion and greater than the net dopant concentration of the second portion.
Der Verlauf der Netto-Dotierstoffkonzentration der Widerstandsstruktur in der ersten Richtung ist so gewählt, dass der erste Abschnitt ein erstes lokales Maximum mit einer ersten Netto-Dotierstoffkonzentration N1 und der zweiten Abschnitt ein lokales Minimum mit einer zweiten Netto-Dotierstoffkonzentration N2 umfasst.The course of the net dopant concentration of the resistance structure in the first direction is selected such that the first section comprises a first local maximum with a first net dopant concentration N 1 and the second section a local minimum with a second net dopant concentration N 2 .
Das Bauelement ist ein Thyristor, in dessen Halbleiterkörper in einer zur ersten Richtung senkrechten vertikalen Richtung ausgehend von einer Rückseite hin zu einer Vorderseite aufeinander folgend ein p-dotierter Emitter, eine n-dotierte Basis, eine p-dotierte Basis und ein n-dotierter Hauptemitter und eine Zündeinrichtung angeordnet sind., Die Widerstandsstruktur ist in der p-dotierten Basis angeordnet, wobei die erste Richtung von der Zündeinrichtung weg verläuft. The device is a thyristor, in whose semiconductor body, in a vertical direction perpendicular to the first direction, proceeding from a back side to a front side, a p-doped emitter, an n-doped base, a p-doped base and an n-doped main emitter and an igniter. The resistor structure is disposed in the p-doped base with the first direction away from the igniter.
Der dritte Abschnitt ist dem ersten Abschnitt in Richtung der Zündeinrichtung vorgelagert und wird daher nachfolgend auch als ”vorgelagerter Abschnitt” bezeichnet. Als Netto-Dotierstoffkonzentration eines Halbleitergebietes ist eine Differenz zwischen der absoluten Akzeptorkonzentration und der absoluten Donatorkonzentration dieses Halbleitergebietes zu verstehen, d. h. p-dotierte Halbleitergebiet weisen einen Akzeptorüberschuss, n-dotierte Halbleitergebiete einen Donatorüberschuss auf.The third section is upstream of the first section in the direction of the ignition device and is therefore also referred to below as "upstream section". As a net dopant concentration of a semiconductor region, a difference between the absolute acceptor concentration and the absolute donor concentration of this semiconductor region is to be understood, i. H. p-doped semiconductor region have an acceptor excess, n-doped semiconductor regions have a donor excess.
Der Verlauf der Netto-Dotierstoffkonzentration in der ersten Richtung weist ein in dem ersten Abschnitt befindliches erstes lokales Maximum mit einer Netto-Dotierstoffkonzentration N1 und ein in dem zweiten Abschnitt befindliches erstes lokales Minimum mit einer Netto-Dotierstoffkonzentration N2 auf. Die Netto-Dotierstoffkonzentration kann an jeder Stelle des dritten Abschnitts vorzugsweise einen Wert aufweisen, der größer ist als 0,25·N1 + 0,75·N2 und kleiner als 0,75·N1 + 0,25·N2. Weiterhin kann die Netto-Dotierstoffkonzentration der Widerstandsstruktur in der ersten Richtung einen Gradienten aufweisen, dessen Betrag an zumindest einer Stelle des dritten Abschnitts vorzugsweise kleiner ist als 1016 cm–3/μm.The course of the net dopant concentration in the first direction has a first local maximum in the first section with a net dopant concentration N 1 and a first local minimum with a net dopant concentration N 2 in the second section. The net dopant concentration may preferably have a value greater than 0.25 · N 1 + 0.75 · N 2 and less than 0.75 · N 1 + 0.25 · N 2 at any point in the third section. Furthermore, the net dopant concentration of the resistance structure in the first direction may have a gradient whose magnitude at at least one location of the third portion is preferably less than 10 16 cm -3 / μm.
Optional kann das Halbleiterbauelement auch eine oder mehrere Inseln vom Leitungstyp der Emitterzone aufweisen, die in jeder zur vertikalen Richtung senkrechten lateralen Einrichtung vom ersten Abschnitt umschlossen ist.Optionally, the semiconductor device may also comprise one or more islands of the emitter region conductivity type, which is enclosed by the first section in each lateral vertical device.
Durch den vorgelagerten Abschnitt und – sofern vorgesehen – durch die wenigstens eine Insel vom Leitungstyp der Emitterzone wird eine durch freie Majoritätsladungsträger gebildete Raumladungskonzentration im äußeren Randbereich der Widerstandsstruktur abgesenkt oder sogar schwach invertiert, was der Ausbildung einer unerwünschten Ladungsträgermultiplikation entgegenwirkt.By the upstream portion and - if provided - by the at least one island of the conductivity type of the emitter zone, a space charge concentration formed by free majority charge is lowered or even slightly inverted in the outer edge region of the resistor structure, which counteracts the formation of an unwanted charge carrier multiplication.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to figures. Show it:
1 einen vertikalen Abschnitt eines Thyristors, der eine Zündeinrichtung und eine vier Zündstufen aufweisende Zündstufenstruktur umfasst, wobei zwischen zwei benachbarten Zündstufen ein Lateralwiderstand in der p-dotierten Basis angeordnet ist, der eine Anzahl stark p-dotierter Abschnitte aufweist, sowie einen dem äußersten dieser stark p-dotierten Abschnitte zur Zündeinrichtung hin vorgelagerten Abschnitt mit gegenüber dem äußersten Abschnitt reduzierter Netto-p-Dotierstoffkonzentration, 1 a vertical section of a thyristor comprising an ignition device and an ignition stage structure having four ignition stages, wherein between two adjacent ignition stages a lateral resistor is arranged in the p-doped base having a number of strongly p-doped portions, and one outermost of this strongly p doped portions toward the igniter upstream portion with reduced relative to the outermost portion net p-dopant concentration,
2 eine vergrößerte Ansicht des in 1 dargestellten, den Lateralwiderstand umfassenden Thyristorabschnitts 11, 2 an enlarged view of the in 1 represented, the lateral resistance thyristor section 11 .
3 ein Beispiel für einen Verlauf der Netto-p-Dotierstoffkonzentration in einer in 2 dargestellten, zur vertikalen Richtung senkrechten Schnittebene B-B', wobei die Netto-p-Dotierstoffkonzentration in dem vorgelagerten Abschnitt einen in Bezug auf die laterale Richtung positiven Gradienten aufweist, 3 an example of a course of the net p-dopant concentration in an in 2 shown, vertical plane perpendicular to the sectional plane B-B ', wherein the net p-dopant concentration in the upstream portion has a positive gradient with respect to the lateral direction,
4 ein Beispiel für einen Verlauf der Netto-p-Dotierstoffkonzentration entsprechend 3, bei dem die Netto-p-Dotierstoffkonzentration in dem vorgelagerten Abschnitt einen in Bezug auf die laterale Richtung negativen Gradienten aufweist, 4 an example of a course of the net p-dopant concentration accordingly 3 wherein the net p-type dopant concentration in the upstream portion has a negative gradient with respect to the lateral direction,
5 ein Beispiel für einen Verlauf der Netto-p-Dotierstoffkonzentration entsprechend den 3 und 4, bei dem die Netto-p-Dotierstoffkonzentration im Bereich des vorgelagerten Abschnitts eine Horizontalstelle aufweist, 5 an example of a course of the net p-dopant concentration according to the 3 and 4 in which the net p-dopant concentration in the area of the upstream section has a horizontal position,
6 eine vergrößerte Ansicht des in 2 dargestellten Thyristorabschnitts 12, wobei zusätzlich auf die Vorderseite eine strukturierte Maskierungsschicht zur Herstellung eines Lateralwiderstandes einschließlich des vorgelagerten Abschnitts aufgebracht ist, 6 an enlarged view of the in 2 Thyristorabschnitts shown 12 wherein additionally on the front side there is applied a structured masking layer for producing a lateral resistance including the upstream section,
7 ein Beispiel für einen dem Thyristorabschnitt 12 gemäß den 2 und 6 entsprechenden Thyristorabschnitt, bei dem der dem vorgelagerten Abschnitt in Richtung des Hauptemitters nächstliegende der stark p-dotierten Abschnitte eine n-dotierte Insel aufweist, 7 an example of the thyristor section 12 according to the 2 and 6 corresponding thyristor section, in which the part of the heavily p-doped sections closest to the upstream section in the direction of the main emitter has an n-doped island,
8 einen Horizontalschnitt durch den Zündstufenbereich eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Thyristors in einer in 7 dargestellten Ebene C-C', bei dem eine Anzahl von n-dotierten Inseln in lateraler Richtung voneinander beabstandet im selben der stark p-dotierten Abschnitte des Lateralwiderstandes angeordnet sind, 8th a horizontal section through the Zündstufenbereich a substantially rotationally symmetric thyristor in an in 7 plane C-C ', in which a number of n-doped islands are arranged in the lateral direction spaced apart in the same of the heavily p-doped portions of the lateral resistance,
9 ein alternatives Beispiel für die Ausgestaltung des in den 2 und 6 dargestellten Thyristorabschnitts 12 bzw. des in 7 dargestellten Thyristorabschnitts 12', bei dem der dem vorgelagerten Abschnitt in Richtung des Hauptemitters nächstliegende der stark p-dotierten Abschnitte des Lateralwiderstands von dem vorgelagerten Abschnitt beabstandet ist, 9 an alternative example of the embodiment of the in the 2 and 6 Thyristorabschnitts shown 12 or the in 7 Thyristorabschnitts shown 12 ' in which the portion of the heavily p-doped portion closest to the upstream portion in the direction of the main emitter Lateralwiderstands is spaced from the upstream portion,
10 einen Thyristorabschnitt entsprechend dem in 9 dargestellten Thyristorabschnitt 12'', bei dem in dem dem vorgelagerten Abschnitt in Richtung des Hauptemitters nächstliegenden der stark p-dotierten Abschnitte des Lateralwiderstands eine n-dotierte Insel angeordnet ist, 10 a thyristor section according to the in 9 Thyristorabschnitt shown 12 '' in which an n-doped island is arranged in the region of the heavily p-doped sections of the lateral resistance closest to the upstream section in the direction of the main emitter,
11 beispielhaft den typischen Verlauf der transienten Strom-Spannungs-Kennlinie einer erfindungsgemäßen Lateralwiderstandsstruktur im Vergleich zum Verlauf der Strom-Spannungs-Kennlinie einer herkömmlichen Widerstandsstruktur, die einen negativ differentiellen Widerstand aufweist, wobei die angegebenen Strom- und Spannungswerte je nach Thyristordesign um typisch ein bis zwei Größenordnungen variieren können. 11 exemplifies the typical course of the transient current-voltage characteristic of a lateral resistance structure according to the invention compared to the course of the current-voltage characteristic of a conventional resistor structure having a negative differential resistance, wherein the specified current and voltage values depending on the Thyristordesign by typically one to two Magnitudes may vary.
12 Querschnitt durch einen Abschnitt eines Thyristors, der Anoden- und Kathodenkurzschlüsse aufweist, 12 Cross section through a portion of a thyristor having anode and cathode short circuits.
13 einen vergrößerten Abschnitt, der einen Kathodenkurzschluss im Bereich des in 12 dargestellten Thyristors zeigt, 13 an enlarged section showing a cathode short circuit in the region of the in 12 shown thyristor shows
14 einen vergrößerten Abschnitt, der einen Anodenkurzschluss im Bereich des in 12 dargestellten Thyristors zeigt, 14 an enlarged section showing an anode short circuit in the area of the in 12 shown thyristor shows
15 eine alternative Ausgestaltung des in den 1 und 2 dargestellten Thyristorabschnitts 11, bei der die Widerstandsstruktur mehrere stark dotierte Abschnitte aufweist, denen jeweils ein schwächer dotierter Abschnitt vom gleichen Leitungstyp vorgelagert ist, und 15 an alternative embodiment of the in the 1 and 2 Thyristorabschnitts shown 11 in which the resistance structure has a plurality of heavily doped sections, each preceded by a weakly doped section of the same conductivity type, and
16 ein Beispiel für einen möglichen Verlauf der Netto-p-Dotierstoffkonzentration der in 15 gezeigten Widerstandsstruktur, wobei die Netto-p-Dotierstoffkonzentration im Bereich eines jeden der vorgelagerten Abschnitte eine Horizontalstelle aufweist. 16 an example of a possible course of the net p-dopant concentration of in 15 shown resistance structure, wherein the net p-dopant concentration in the region of each of the upstream sections has a horizontal position.
Sofern nicht anders angegeben bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente mit gleicher Funktion.Unless otherwise indicated, like reference numerals designate like elements having the same function.
1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Abschnitt eines im Wesentlichen um eine Achse A-A' rotationssymmetrischen lichtzündbaren Thyristors mit Zündstufenstruktur. Der Thyristor umfasst einen Halbleiterkörper 1, in dem in einer vertikalen Richtung v ausgehend von einer Rückseite 14 hin zu einer Vorderseite 13 aufeinanderfolgend ein p-dotierter Emitter 8, eine n-dotierte Basis 7, eine p-dotierte Basis 6 und ein n-dotierter Hauptemitter 5 angeordnet sind. Auf die Rückseite 14 ist eine Anodenmetallisierung 9 aufgebracht. 1 shows a vertical section through a portion of a substantially axially about an axis AA 'rotationally symmetrical light-ignitable thyristor with ignition stage structure. The thyristor comprises a semiconductor body 1 in which in a vertical direction v starting from a back 14 towards a front 13 successively a p-doped emitter 8th , an n-doped base 7 , a p-doped base 6 and an n-doped main emitter 5 are arranged. On the back 14 is an anode metallization 9 applied.
Der Thyristor umfasst eine Zündeinrichtung BOD, die dadurch gebildet ist, dass sich ein Abschnitt 71 der n-dotierten Basis 7 weiter in Richtung der Vorderseite 13 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt als in den anderen Bereichen des Thyristors. Im Bereich des Abschnitts 71 weist der pn-Übergang zwischen der p-dotierten Basis 7 und einem Abschnitt 61 der p-dotierten Basis 6 eine Krümmung auf, durch die die Zündempfindlichkeit des Thyristors lokal herabgesetzt ist, so dass im Bereich der Zündeinrichtung BOD auf die Vorderseite 13 einfallendes Licht die Zündung des Thyristors auslösen kann. Die vorliegende Zündeinrichtung BOD wird auch als Durchbruchsdiode (break over diode) bezeichnet.The thyristor comprises an ignition device BOD, which is formed by a section 71 the n-doped base 7 continue towards the front 13 of the semiconductor body 1 extends as in the other areas of the thyristor. In the area of the section 71 indicates the pn junction between the p-doped base 7 and a section 61 the p-doped base 6 a curvature, by which the Zündempfindlichkeit the thyristor is locally reduced, so that in the region of the ignition BOD on the front 13 incident light can trigger the ignition of the thyristor. The present ignition device BOD is also referred to as a break-through diode.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird nachfolgend jede zur vertikalen Richtung v senkrechte Richtung als laterale Richtung bezeichnet. Eine dieser lateralen Richtungen ist die in 1 dargestellte laterale Richtung r1. In dieser wie auch in allen möglichen anderen lateralen Richtungen von der Zündeinrichtung BOD beabstandet weist der Thyristor einen Hauptkathodenbereich HK auf, der sich flächenmäßig über den weitaus größten Bereich des Halbleiterkörpers 1 bis an oder bis nahe an dessen seitlichen Rand erstreckt. Der Hauptkathodenbereich HK umfasst den n-dotierten Hauptemitter 5 sowie eine auf die Vorderseite 13 aufgebrachte Kathodenmetallisierung 4, die den Hauptemitter 5 kontaktiert. Von diesem Hauptkathodenbereich HK ist in 1 jedoch nur ein kleiner, der Zündeinrichtung BOD zugewandter Abschnitt dargestellt.For the purposes of the present application, any direction perpendicular to the vertical direction v is hereinafter referred to as a lateral direction. One of these lateral directions is the in 1 illustrated lateral direction r1. In this as well as in all possible other lateral directions spaced from the ignition device BOD, the thyristor has a main cathode region HK, which extends in terms of area over the by far largest region of the semiconductor body 1 extends to or close to its lateral edge. The main cathode region HK comprises the n-doped main emitter 5 as well as one on the front 13 applied cathode metallization 4 that the main emitter 5 contacted. From this main cathode area HK is in 1 However, only a small, the ignition device BOD facing portion shown.
Zwischen der Zündeinrichtung BOD und dem Hauptkathodenbereich ist eine Zündstufenstruktur mit vier Zündstufen AG1, AG2, AG3 und AG4 angeordnet. Jede dieser Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 umfasst einen n-dotierten Zündstufenemitter 51, 52, 53 bzw. 54, den eine korrespondierende, auf der Vorderseite 13 angeordnete Metallisierung 41, 42, 43 bzw. 44 kontaktiert.Between the ignition device BOD and the main cathode region an ignition stage structure with four ignition stages AG1, AG2, AG3 and AG4 is arranged. Each of these ignition stages AG1, AG2, AG3, AG4 comprises an n-doped ignition stage emitter 51 . 52 . 53 respectively. 54 a corresponding, on the front 13 arranged metallization 41 . 42 . 43 respectively. 44 contacted.
Die p-dotierte Basis 6 umfasst den bereits erläuterten Abschnitt 61, sowie weitere Abschnitte 62, 63, 64 und 65. Der Abschnitt 62 ist zwischen den Abschnitten 61 und 63 angeordnet und schwächer dotiert als der Abschnitt 61. Zwischen den Abschnitten 63 und 65 ist eine Widerstandsstruktur 64 angeordnet, welcher einen Lateralwiderstand des Thyristors bildet.The p-doped base 6 includes the already explained section 61 , as well as other sections 62 . 63 . 64 and 65 , The section 62 is between the sections 61 and 63 arranged and less heavily doped than the section 61 , Between the sections 63 and 65 is a resistance structure 64 arranged, which forms a lateral resistance of the thyristor.
Nach dem Auslösen einer Zündung des Thyristors im Bereich der Zündeinrichtung BOD werden in der lateralen Richtung r1 zeitlich aufeinanderfolgend die Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 und letztlich der gesamten Thyristor im Bereich der Hauptkathode HK gezündet. Die Zündempfindlichkeit der Zündstufen AG1, AG2, AG3 und AG4 nimmt ausgehend von der Zündeinrichtung BOD zum Hauptkathodenbereich HK hin ab. Um sicherzustellen, dass beim Zündvorgang eine Zündstufe oder mehrere Zündstufen – in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das die erste und zweite Zündstufe – nicht überlastet wird bzw. werden, ist der Lateralwiderstand 64 vorgesehen, der vor der dritten Zündstufe AG3 angeordnet ist und der den von dieser Zündstufe AG3 aufgenommenen Zündstrom begrenzt.After the triggering of an ignition of the thyristor in the region of the ignition device BOD, the ignition stages AG1, AG2, AG3, AG4 and ultimately the entire thyristor in the region of the main cathode HK are ignited chronologically successively in the lateral direction r1. The Zündempfindlichkeit the Ignition stages AG1, AG2, AG3 and AG4 decreases starting from the ignition device BOD toward the main cathode region HK. In order to ensure that one firing stage or firing stages - in the present embodiment, the first and second firing stages - are not overloaded in the ignition process, the lateral resistance is 64 provided, which is arranged in front of the third firing stage AG3 and which limits the firing current received by this firing stage AG3.
Ein den Lateralwiderstand 64 umfassender Abschnitt 11 des Halbleiterkörpers 1 ist in 2 vergrößert dargestellt. Der Lateralwiderstand 64 umfasst in der lateralen Richtung r1 voneinander beabstandete, stark p-dotierte Abschnitte 21, 22, 23 und 24, die eine stärkere Netto-p-Dotierstoffkonzentration aufweisen als die zwischen benachbarten der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 angeordneten Abschnitte 81, 82 bzw. 83 der p-dotierten Basis 6, und als ein Abschnitt 84 der p-dotierten Basis 6, der zwischen der Zündeinrichtung BOD und dem der Zündeinrichtung BOD nächstgelegenen 24 aller stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 des Lateralwiderstands 64 angeordnet ist.A the lateral resistance 64 comprehensive section 11 of the semiconductor body 1 is in 2 shown enlarged. The lateral resistance 64 includes spaced, heavily p-doped sections in the lateral direction r1 21 . 22 . 23 and 24 having a stronger net p-dopant concentration than that between adjacent ones of the heavily p-doped portions 21 . 22 . 23 . 24 arranged sections 81 . 82 respectively. 83 the p-doped base 6 , and as a section 84 the p-doped base 6 located between the ignition device BOD and the ignition device BOD nearest 24 all heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 of lateral resistance 64 is arranged.
Von allen stark p-dotierten Abschnitten 21, 22, 23 und 24 des Lateralwiderstands 64 ist der Abschnitt 21 der der dritten Zündstufe AG3 und dem n-dotierten Emitter 5 nächstgelegene Abschnitt. Diesem stark p-dotierten Abschnitt 21 ist auf der der Zündeinrichtung BOD zugewandten Seite ein p-dotierter Abschnitt 20 vorgelagert. Dieser p-dotierte Abschnitt 20 weist eine Netto-p-Dotierstoffkonzentration auf, die geringer ist als die Netto-p-Dotierstoffkonzentration des stark p-dotierten Abschnitts 21, und größer als die Netto-p-Dotierstoffkonzentration des dem Abschnitt 20 nächstgelegenen Abschnitt 81 der schwach p-dotierten Abschnitte 81, 82, 83, 84.Of all heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 and 24 of lateral resistance 64 is the section 21 the third firing stage AG3 and the n-doped emitter 5 nearest section. This heavily p-doped section 21 is on the ignition device BOD side facing a p-doped portion 20 upstream. This p-doped section 20 has a net p-dopant concentration that is less than the net p-dopant concentration of the heavily p-doped portion 21 , and greater than the net p-dopant concentration of the section 20 nearest section 81 the weakly p-doped sections 81 . 82 . 83 . 84 ,
3 zeigt einen möglichen Verlauf der Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in einer aus 2 ersichtlichen und zur vertikalen Richtung v senkrechten Schnittebene B-B' in Abhängigkeit von der lateralen Richtung r1. Die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) weist lokale Maxima M1, M3, M5 und M7 auf, von denen jeweils eines in den stark p-dotierten Abschnitten 21, 22, 23 bzw. 24 angeordnet ist. An den lokalen Maxima M1, M3, M5 und M7 besitzt die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) die Werte N1. 3 shows a possible course of the net p-dopant concentration N (r1) in one 2 apparent and perpendicular to the vertical direction v sectional plane BB 'as a function of the lateral direction r1. The net p-dopant concentration N (r1) has local maxima M1, M3, M5 and M7, one of each in the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 respectively. 24 is arranged. At the local maxima M1, M3, M5 and M7, the net p-dopant concentration N (r1) has the values N1.
In den schwach p-dotierten Abschnitten 81, 82, 83 und 84 hingegen weist die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) lokale Minima M2, M4, M6 bzw. M8 mit dem Wert N2 auf. Im Bereich des vorgelagerten Abschnitts 20 besitzt die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) einen Wert, der kleiner ist als der Wert N1 im Maximum M1 des Abschnitts 21, und größer als der Wert N2 im Bereich des dem Abschnitt 21 in Richtung der Zündeinrichtung BOD vorgelagerten Abschnitts 81. Die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) weist vorzugsweise über einen Bereich von mindestens 50% der lateralen Ausdehnung des Abschnitts 20 einen Wert auf, der größer ist als 0,25-N1 + 0,75·N2 und kleiner als 0,75·N1 + 0,25·N2, d. h. die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) liegt in der Schnittebene B-B' gemäß 2 und in der lateralen Richtung r1 an jeder Stelle des Abschnitts 20 in einem Intervall, das symmetrisch ist zum Mittelwert 0,5·(N1 + N2) der Netto-p-Dotierstoffkonzentrationen N1, N2 im Maximum M1 des Abschnitts 21 bzw. im Minimum M2 des Abschnitts 81, und das eine Intervallbreite von 0,5·(N1 – N2) aufweist.In the weakly p-doped sections 81 . 82 . 83 and 84 on the other hand, the net p-dopant concentration N (r1) has local minima M2, M4, M6 and M8 with the value N 2 . In the area of the upstream section 20 For example, the net p-dopant concentration N (r1) has a value smaller than the value N 1 at the maximum M1 of the section 21 , and greater than the value N 2 in the range of the section 21 in the direction of the igniter BOD upstream section 81 , The net p-dopant concentration N (r1) preferably over a range of at least 50% of the lateral extent of the portion 20 a value greater than 0.25-N 1 + 0.75 · N 2 and less than 0.75 · N 1 + 0.25 · N 2 , that is, the net p-dopant concentration N (r1) in the section plane BB 'according to 2 and in the lateral direction r1 at each point of the section 20 at an interval symmetrical to the mean 0.5 * (N 1 + N 2 ) of the net p-dopant concentrations N 1 , N 2 at the maximum M1 of the section 21 or in the minimum M2 of the section 81 , and which has an interval width of 0.5 * (N 1 - N 2 ).
Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, kann die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) an zumindest einer Stelle des vorgelagerten Abschnitts 20 einen positiven Gradienten ∂NA/∂r1 aufweisen. Beispielsweise kann die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in der lateralen Richtung r1 in dem gesamten vorgelagerten Abschnitt 20 ausgehend von der der Zündeinrichtung BOD zugewandten Seite des dritten Abschnitts 20 hin zu der dem Hauptemitter 5 zugewandten Seite des dritten Abschnitts 20 monoton oder streng monoton zunehmen.How out 3 Further, the net p-dopant concentration N (r1) may be at least at one location of the upstream portion 20 have a positive gradient ∂N A / ∂r1. For example, the net p-dopant concentration N (r1) in the lateral direction r1 in the entire upstream portion 20 starting from the side of the third section facing the ignition device BOD 20 towards the main emitter 5 facing side of the third section 20 increase monotonically or strictly monotonously.
Alternativ oder zusätzlich zu einem positiven Gradienten ∂NA/∂r1 kann die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in dem vorgelagerten Abschnitt 20 auch – bei sonst gleichen Bedingungen – zumindest eine Stelle mit einem negativen Gradienten ∂NA/∂r1 (4) und/oder zumindest eine Stelle mit einem Gradienten ∂NA/∂r1 gleich Null (5), d. h. mit einer Horizontalstelle, aufweisen. Der Betrag des Gradienten ∂NA/∂r1 kann so gewählt sein, dass er an jeder Stelle des vorgelagerten Abschnitts 20 kleiner ist als ein vorgegebener Wert, z. B. kleiner als 1·1016 cm3/μm, kleiner als z. B. 5·1015 cm–3/μm, oder kleiner als 1·1015 cm–3/μm.Alternatively or in addition to a positive gradient ∂N A / ∂r1, the net p-dopant concentration N (r1) in the upstream section 20 also - under otherwise identical conditions - at least one point with a negative gradient ∂N A / ∂r1 ( 4 ) and / or at least one point with a gradient ∂N A / ∂r1 equal to zero ( 5 ), ie with a horizontal point. The magnitude of the gradient ∂N A / ∂r1 can be chosen to be at any point in the upstream section 20 is less than a predetermined value, z. B. smaller than 1 × 10 16 cm 3 / μm, smaller than z. 5 × 10 15 cm -3 / μm, or less than 1 × 10 15 cm -3 / μm.
Die Herstellung eines Lateralwiderstandes mit einem einen Gradienten ∂NA/∂r1 der Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) aufweisenden vorgelagerten Abschnitt 20 kann durch Einbringen von Akzeptoren in den Halbleiterkörper 1 unter Verwendung einer strukturierten Maske 15 erfolgen, die – wie in 6 dargstellt – auf die Vorderseite 13 des Halbleiterkörpers 1 aufgebracht ist. Die Strukturierung der Maske ist so gewählt, dass der Akzeptoreintrag in den Halbleiterkörper 1 in Richtung der Hauptkathode zunimmt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der mittlere Abstand benachbarter Öffnungen der Maske 15 zur Zündeinrichtung SOD hin zunimmt und/oder dass die mittlere Öffnungsfläche der Maske 15 zur Zündeinrichtung BOD hin abnimmt. Die Akzeptoren können nach dem Einbringen in den Halbleiterkörper 1 mittels eines thermischen Eintreibschrittes noch weiter in den Halbleiterkörper 1 eindiffundiert werden. Dabei unterwandern die Akzeptoren die Maske 15 in lateraler Richtung r1.The production of a lateral resistance with an upstream section having a gradient ∂N A / ∂r1 of the net p-dopant concentration N (r1) 20 can by introducing acceptors in the semiconductor body 1 using a textured mask 15 done, which - as in 6 dargstellt - on the front 13 of the semiconductor body 1 is applied. The structuring of the mask is chosen such that the acceptor entry into the semiconductor body 1 in the direction of the main cathode increases. This can be achieved by the mean distance between adjacent openings of the mask 15 to the ignition device SOD increases and / or that the average opening area of the mask 15 towards the ignition BOD decreases. The acceptors may after introduction into the semiconductor body 1 by means of a thermal driving step even further into the semiconductor body 1 be diffused. The acceptors infiltrate the mask 15 in the lateral direction r1.
Oberhalb des vorgelagerten Abschnitts 20 besitzt die zu dessen Herstellung verwendete Maske 15 eine in der lateralen Richtung r1 zunehmende Durchlässigkeit, was bewirkt, dass der fertig gestellte Abschnitt 20 auf seiner dem Hauptemitter zugewandten Seite eine höhere Netto-p-Dotierstoffkonzentration besitzt als auf seiner der Zündeinrichtung zugewandten Seite. Im Ergebnis weist die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) im Abschnitt 20 einen positiven Gradienten ∂NA/∂r1 auf, wie er z. B. in 3 dargestellt ist. Above the upstream section 20 has the mask used to make it 15 a permeability increasing in the lateral direction r1, causing the completed portion 20 on its side facing the main emitter has a higher net p-dopant concentration than on its side facing the ignition device. As a result, the net p-dopant concentration has N (r1) in the section 20 a positive gradient ∂N A / ∂r1 on how he z. In 3 is shown.
In entsprechender Weise lässt sich auch ein vorgelagerter Abschnitt 20 mit einem negativen Gradienten ∂NA/∂r1 erzeugen, wie er beispielsweise in 4 gezeigt ist, indem eine Maske 15 mit einer in der lateralen Richtung r1 abnehmenden Durchlässigkeit verwendet wird.In a similar way can also be an upstream section 20 with a negative gradient ∂N A / ∂r1, as shown in 4 is shown by a mask 15 is used with a decreasing permeability in the lateral direction r1.
Die in den 3 bis 5 dargestellte Länge d20 des Abschnitts 20, d. h. die Abmessung des Abschnitts 20 in der lateralen Richtung r1, kann z. B. größer oder gleich 5 μm, oder größer oder gleich der Länge d22 des dem vorgelagerten Abschnitt 20 in Richtung der Zündeinrichtung BOD nächstgelegenen Abschnitts 22 gewählt werden. Die Länge d20 des vorgelagerten Abschnitts 20 kann des Weiteren größer oder gleich sein dem Abstand t22 zwischen der Vorderseite 13 des Halbleiterkörpers 1 und der der Rückseite 14 zugewandten Seite des stark p-dotierten Abschnitts 22. Im Sinne der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 in der lateralen Richtung r1 jeweils von dem in der lateralen Richtung r1 vor dem lokalen Maximum M1, M3, M5 bzw. M7 des betreffenden stark p-dotierten Abschnitts 21, 22, 23 bzw. 24 gelegenen Wendepunkt der Netto-Dotierstoffkonzentration N(r1) bis zu dem in der lateralen Richtung r1 nach dem lokalen Maximum M1, M3, M5 bzw. M7 des betreffenden stark p-dotierten Abschnitts 21, 22, 23 bzw. 24 gelegenen Wendepunkt der Netto-Dotierstoffkonzentration N(r1).The in the 3 to 5 shown length d20 of the section 20 ie the dimension of the section 20 in the lateral direction r1, z. B. greater than or equal to 5 microns, or greater than or equal to the length d22 of the upstream portion 20 in the direction of the ignition BOD nearest section 22 to get voted. The length d20 of the upstream section 20 may also be greater than or equal to the distance t22 between the front 13 of the semiconductor body 1 and the back 14 facing side of the heavily p-doped portion 22 , For the purposes of the present invention, the heavily p-doped portions extend 21 . 22 . 23 . 24 in the lateral direction r1, respectively, from that in the lateral direction r1 in front of the local maximum M1, M3, M5 and M7, respectively, of the heavily p-doped portion 21 . 22 . 23 respectively. 24 lying inflection point of the net dopant concentration N (r1) to that in the lateral direction r1 to the local maximum M1, M3, M5 and M7 of the respective heavily p-doped portion 21 . 22 . 23 respectively. 24 lying inflection point of the net dopant concentration N (r1).
Entsprechend erstrecken sich die schwach p-dotierten Abschnitte 81, 82, 83, 84 in der lateralen Richtung r1 jeweils von dem in der lateralen Richtung r1 vor dem lokalen Minimum M2, M4, M6 bzw. M8 des betreffenden schwach p-dotierten Abschnitts 81, 82, 83 bzw. 84 gelegenen Wendepunkt der Netto-Dotierstoffkonzentration N(r1) bis zu dem in der lateralen Richtung r1 nach dem lokalen Minimum M2, M4, M6 bzw. M8 des betreffenden schwach p-dotierten Abschnitts 81, 82, 83 bzw. 84 gelegenen Wendepunkt der Netto-Dotierstoffkonzentration N(r1).Accordingly, the weakly p-doped portions extend 81 . 82 . 83 . 84 in the lateral direction r1, respectively, from that in the lateral direction r1 in front of the local minimum M2, M4, M6 and M8, respectively, of the weakly p-doped portion 81 . 82 . 83 respectively. 84 lying inflection point of the net dopant concentration N (r1) to that in the lateral direction r1 to the local minimum M2, M4, M6 and M8 of the respective weakly p-doped portion 81 . 82 . 83 or 84 lying inflection point of the net dopant concentration N (r1).
Der vorgelagerte Abschnitt 20 erstreckt sich zwischen zwei in der lateralen Richtung r1 voneinander beabstandeten Wendepunkten der Netto-Dotierstoffkonzentration N(r1), wobei beide Wendepunkte in der lateralen Richtung r1 auf derselben Seite des lokalen Maximums M1 angeordnet sind. Die beiden Wendepunkte können in der lateralen Richtung r1 benachbart sein, so dass kein weiterer Wendepunkte der Netto-Dotierstoffkonzentration N(r1) zwischen ihnen liegt.The upstream section 20 extends between two in the lateral direction r1 spaced inflection points of the net dopant concentration N (r1), both inflection points in the lateral direction r1 are arranged on the same side of the local maximum M1. The two inflection points may be adjacent in the lateral direction r1, so that there is no further inflection point of the net dopant concentration N (r1) between them.
Anstelle oder zusätzlich zu dem vorgelagerten Abschnitt 20 kann auch eine n-dotierte Insel 30 vorgesehen sein, wie sie in 7 dargestellt ist. Die n-dotierte Insel 30 ist in jeder lateralen Richtung von dem dem Zündstufenemitter 53 und dem dem n-dotierten Hauptemitter nächstgelegenen Abschnitt 21 der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23 und 24 umgeben.Instead of or in addition to the upstream section 20 can also be an n-doped island 30 be provided as they are in 7 is shown. The n-doped island 30 is in any lateral direction from that of the firing stage emitter 53 and the section closest to the n-doped main emitter 21 the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 and 24 surround.
Dies wird in der Ansicht gemäß 8 deutlich, die einen Horizontalschnitt durch den Zentralbereich des Thyristors in einer in 7 dargestellten, zur vertikalen Richtung v senkrechten Schnittebene C-C' zeigt. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass eine Anzahl n-dotierter Inseln 30 in azimutaler Richtung voneinander beabstandet in dem stark p-dotierten Abschnitt 21 angeordnet ist. Zur besseren Erkennbarkeit sind die Zündstufenemitter 51, 52, 53, 54 und die stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 unterschiedlich dicht gepunktet dargestellt. Wie aus dieser Ansicht ebenfalls hervorgeht, kann der Halbleiterkörper 1 optional zumindest im Bereich der Zündeinrichtung BOD und der Zündstufen mit Ausnahme der ndotierten Inseln 30 rotationssymmetrisch um die durch die Zündeinrichtung BOD in der vertikalen Richtung v verlaufende, aus 1 ersichtliche Rotationsachse A-A' ausgebildet sein. Bei einem solchen rotationssymmetrischen Aufbau sind die Zündstufenemitter 51, 52, 53, 54, sowie die stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23 und 24 ringförmig aufgebaut und weisen in allen zur vertikalen Richtung v senkrechten Schnittebenen kreisringförmige Schnittflächen auf. Die n-dotierten Inseln 30 können insbesondere äquidistant voneinander beabstandet in demselben Abschnitt 21 der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 angeordnet sein.This is according to the view 8th clearly, a horizontal section through the central region of the thyristor in an in 7 shown, vertical direction v vertical sectional plane CC 'shows. In this view it can be seen that a number of n-doped islands 30 in the azimuthal direction spaced apart in the heavily p-doped portion 21 is arranged. For better visibility, the Zündstufenemitter 51 . 52 . 53 . 54 and the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 shown in different densely dotted lines. As can also be seen from this view, the semiconductor body 1 optionally at least in the region of the ignition device BOD and the ignition stages with the exception of the nested islands 30 rotationally symmetrical about the passing through the ignition device BOD in the vertical direction v, off 1 apparent axis of rotation AA 'be formed. In such a rotationally symmetrical structure are the Zündstufenemitter 51 . 52 . 53 . 54 , as well as the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 and 24 constructed ring-shaped and have in all vertical planes v vertical cutting planes on circular cut surfaces. The n-doped islands 30 can in particular be equidistant from each other in the same section 21 the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 be arranged.
9 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Abschnitt 12'' , der bei einem Thyristor gemäß 1 anstelle des in den 2 und 6 dargestellten Abschnitts 11 bzw. 12 bzw. anstelle des in 7 dargestellten Abschnitts 12' vorgesehen sein kann. Abweichend von den Abschnitten 11 und 12 gemäß den 2 und 6 bzw. 12' gemäß 7 können der vorgelagerte Abschnitt 20 und der dem Zündstufenemitter 53 und dem n-dotierten Hauptemitter nächstgelegene Abschnitt 21 der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 des Lateralwiderstands 64 auch voneinander beabstandet sein, was beispielhaft in 9 gezeigt ist. Zwischen den Abschnitten 21 und 20 befindet sich ein schwach p-dotierter Abschnitt 80 der p-dotierten Basis 6, dessen Netto-p-Dotierstoffkonzentration kleiner ist als die Netto-p-Dotierstoffkonzentration sowohl des Abschnitts 21 als auch des diesem Abschnitt 21 vorgelagerten Abschnitts 20. 9 shows a vertical section through a section 12 '' , which according to a thyristor 1 instead of in the 2 and 6 shown section 11 respectively. 12 or instead of in 7 shown section 12 ' can be provided. Notwithstanding the sections 11 and 12 according to the 2 and 6 respectively. 12 ' according to 7 can the upstream section 20 and the ignition stage emitter 53 and the n-doped main emitter nearest section 21 the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 of lateral resistance 64 also be spaced apart, which is exemplary in 9 is shown. Between the sections 21 and 20 there is a weakly p-doped section 80 the p-doped base 6 whose net p-dopant concentration is less than the net p-type Dopant concentration of both the section 21 as well as this section 21 upstream section 20 ,
Wie weiter in 10 anhand eines dem Abschnitt 12'' gemäß 9 entsprechenden Abschnitt 12''' gezeigt ist, können in dem von dem Abschnitt 20 beabstandeten stark p-dotierten Abschnitt 21 eine oder mehrere n-dotierte Inseln 30 angeordnet und in jeder lateralen Richtung von dem stark p-dotierten Abschnitt 21 umgeben sein. Analog zu der Darstellung gemäß 8 können die n-dotierten Inseln 30 in azimutaler Richtung, beispielsweise äquidistant, voneinander beabstandet in demselben Abschnitt 21 der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 des Lateralwiderstandes angeordnet sein.As in further 10 based on a section 12 ' ' according to 9 corresponding section 12 ''' can be shown in the section 20 spaced strongly p-doped section 21 one or more n-doped islands 30 arranged and in any lateral direction from the heavily p-doped portion 21 be surrounded. Analogous to the illustration according to 8th can be the n-doped islands 30 in the azimuthal direction, for example equidistant, spaced apart in the same section 21 the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 be arranged of the lateral resistance.
In 11 sind die transiente Strom-Spannungs-Kennlinie 92 eines erfindungsgemäßen Lateralwiderstandes und die transiente Strom-Spannungs-Kennlinie 91 eines herkömmlichen Lateralwiderstandes einander gegenübergestellt. Übersteigt bei dem herkömmlichen Lateralwiderstand, die am Lateralwiderstand auftretende Spannung einen Wert von etwa 1500 Volt, so kommt es dort in dem dem Hauptemitter zugewandten Bereich des Lateralwiderstandes bedingt durch eine hohe Löcherkonzentration zu einem starken Anstieg des elektrischen Feldes und damit verbunden zu einer signifikanten Lawinenmultiplikation der Ladungsträger. Die dabei entstehenden freien Elektronen führen im Inneren des Widerstandsbereiches zu einer Reduktion der elektrischen Feldstärke. Erstreckt sich der Bereich, in dem die elektrische Feldstärke auf diese Weise reduziert wird, über ein hinreichend großes Gebiet, so kann das Gesamtintegral über die elektrische Feldverteilung längs des Lateralwiderstandes in lateraler Richtung, d. h. die über dem Lateralwiderstand abfallende Spannung, absinken, obwohl das elektrische Feld in dem dem Hauptemitter zugewandten Bereich des Lateralwiderstands angestiegen ist. Als Folge bildet sich ein negativ differentieller Widerstand der transienten Strom-Spannungs-Kennlinie aus, der typischerweise zu einer Stromfilamentierung und im ungünstigen Fall zu einer Schädigung des Lateralwiderstandes führt.In 11 are the transient current-voltage characteristic 92 a lateral resistance according to the invention and the transient current-voltage characteristic 91 a conventional Lateralwiderstandes faced each other. If, in the conventional lateral resistance, the voltage occurring at the lateral resistance exceeds a value of about 1500 volts, then in the region of the lateral resistance facing the main emitter, a high increase in the electric field results in a strong increase of the electric field and, consequently, in a significant avalanche multiplication Charge carrier. The resulting free electrons lead to a reduction in the electric field strength in the interior of the resistance region. If the region in which the electric field strength is reduced in this way extends over a sufficiently large area, then the total integral across the electric field distribution along the lateral resistance in the lateral direction, ie the voltage drop across the lateral resistance, may decrease, although the electric field decreases Field in the main emitter facing region of the lateral resistance has risen. As a consequence, a negative differential resistance of the transient current-voltage characteristic develops, which typically leads to current filamentation and, in the unfavorable case, to damage to the lateral resistance.
Demgegenüber wird bei einem erfindungsgemäßen Lateralwiderstand die an dem Lateralwiderstand abfallende Spannung wirkungsvoll begrenzt und ein negativ differentieller Widerstand vermieden.In contrast, in a lateral resistance according to the invention, the voltage drop across the lateral resistance is effectively limited and a negative differential resistance is avoided.
Die vorliegende Erfindung wurde beispielhaft anhand verschiedener Ausgestaltungen eines Thyristors mit vier Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 insbesondere im Bereich eines zwischen der zweiten AG2 und der dritten AG3 Zündstufe angeordneten Lateralwiderstandes 64 erläutert. Alternativ oder zusätzlich zu einem solchen Lateralwiderstand 64 kann ein entsprechend aufgebauter Lateralwiderstand auch zwischen zwei anderen benachbarten Zündstufen AG1/AG2, AG3/AG4 und/oder zwischen der Zündeinrichtung BOD und der ersten Zündstufe AG1, und/oder zwischen dem Hauptemitter 5 und dem dem Hauptemitter 5 nächstgelegenen Abschnitt 21 der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 des Lateralwiderstandes 64 angeordnet sein. Weiterhin muss der Thyristor nicht notwendigerweise vier Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 aufweisen. Ebenso können nur eine, zwei, drei oder auch mehr als vier Zündstufen vorgesehen sein. Es können auch zwei oder mehrere dieser Widerstände zwischen den drei oder mehreren Zündstufen vorgesehen werden.The present invention has been described by way of example with reference to various embodiments of a thyristor having four firing stages AG1, AG2, AG3, AG4, in particular in the region of a lateral resistor arranged between the second AG2 and the third AG3 firing stage 64 explained. Alternatively or in addition to such a lateral resistance 64 a correspondingly constructed lateral resistance between two other adjacent ignition stages AG1 / AG2, AG3 / AG4 and / or between the ignition device BOD and the first ignition stage AG1, and / or between the main emitter 5 and the main emitter 5 nearest section 21 the heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 of lateral resistance 64 be arranged. Furthermore, the thyristor does not necessarily have four ignition stages AG1, AG2, AG3, AG4. Likewise, only one, two, three or even more than four ignition stages can be provided. Also, two or more of these resistors may be provided between the three or more ignition stages.
Weiterhin weist der in den vorangehenden Beispielen gezeigte Lateralwiderstand 64 vier stark p-dotierte Abschnitte 21, 22, 23, 24 auf. Ebenso kann ein solcher Lateralwiderstand 64 jedoch nur eine, zwei, drei oder mehr als vier derartige stark p-dotierte Abschnitte 21, 22, 23, 24 umfassen. Abweichend von den vorangehenden Beispielen muss die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in den Maxima M1, M3, M5, M7 der stark p-dotierten Abschnitte 21, 22, 23, 24 des Lateralwiderstandes 64 nicht identische Werte N1 aufweisen. Ebenso muss die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in den Minima M2, M4, M6, M8 der schwach p-dotierten Abschnitte 81, 82, 83, 84 des Lateralwiderstandes 64 nicht identische Werte N2 aufweisen. Allerdings können die Werte für die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) so gewählt werden, dass die größte der in den Minima M2, M4, M5, M8 aller schwach p-dotierten Abschnitte des Lateralwiderstandes vorliegenden Netto-p-Dotierstoffkonzentrationen kleiner ist als die kleinste aller in den Maxima M1, M3, M5, M7 des Lateralwiderstandes vorliegenden Netto-p-Dotierstoffkonzentrationen.Furthermore, the lateral resistance shown in the preceding examples 64 four heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 on. Likewise, such a lateral resistance 64 however, only one, two, three or more than four such heavily p-doped sections 21 . 22 . 23 . 24 include. Notwithstanding the preceding examples, the net p-dopant concentration N (r1) in the maxima M1, M3, M5, M7 of the heavily p-doped sections must 21 . 22 . 23 . 24 of lateral resistance 64 have non-identical values N 1 . Similarly, the net p-dopant concentration N (r1) must be in the minima M2, M4, M6, M8 of the weakly p-doped sections 81 . 82 . 83 . 84 of lateral resistance 64 have non-identical values N 2 . However, the values for the net p-dopant concentration N (r1) can be chosen such that the largest of the net p-dopant concentrations present in the minima M2, M4, M5, M8 of all weakly p-doped portions of the lateral resistance is less than the lowest of all the net p-dopant concentrations present in the maxima M1, M3, M5, M7 of the lateral resistance.
Anstelle oder zusätzlich zu der als lichtzündbaren Durchbruchsdiode ausgebildeten Zündeinrichtung kann auch noch eine als Gateelektrode ausgebildete Zündeinrichtung vorgesehen sein, die die Vorderseite des Halbleiterkörpers kontaktiert. Ein Lateralwiderstand kann dann zwischen der Durchbruchsdiode – sofern eine solche vorgesehen ist – und der Gateelektrode und/oder zwischen der Gateelektrode und dem Hauptemitter angeordnet sein.Instead of or in addition to the ignition device embodied as a light-ignitable breakdown diode, an ignition device designed as a gate electrode may also be provided, which contacts the front side of the semiconductor body. A lateral resistance can then be arranged between the breakdown diode-if such is provided-and the gate electrode and / or between the gate electrode and the main emitter.
12 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Thyristors, dessen Grundaufbau dem des in 1 gezeigten Thyristors entspricht. Im Unterschied zu diesem weist der Thyristor gemäß 12 beispielhaft nur zwei Zündstufen AG1 und AG2 auf. Abweichend davon kann der Thyristor jedoch auch keine, eine, drei, vier oder mehr Zündstufen besitzen. Ein dem Lateralwiderstand 64 gemäß 1 entsprechender Lateralwiderstand wird bei dem Thyristor gemäß 12 nicht erläutert, kann aber optional zwischen beliebigen benachbarten Zündstufen AG1, AG2 bzw. zwischen der äußersten Zündstufe AG2 und dem Hauptkathodenbereich HK vorgesehen sein. 12 shows a cross section through a portion of a thyristor whose basic structure that of the in 1 shown thyristor corresponds. In contrast to this, the thyristor according to 12 For example, only two ignition stages AG1 and AG2. Deviating from this, however, the thyristor can also have none, one, three, four or more ignition stages. A the lateral resistance 64 according to 1 corresponding lateral resistance is in the thyristor according to 12 not explained, but can be optionally provided between any adjacent ignition stages AG1, AG2 or between the outermost firing stage AG2 and the main cathode region HK.
Der Thyristor umfasst einen Halbleiterkörper 1, in dem in einer vertikalen Richtung v ausgehend von einer Rückseite 14 hin zu einer Vorderseite 13 eine p-dotierte Emitterzone 8 (p-dotierter Emitter), eine n-dotierte Basiszone 7 (n-dotierte Basis), eine p-dotierte Basiszone 6 (p-dotierte Basis) und eine n-dotierte Emitterzone 5 (n-dotierter Hauptemitter) aufeinanderfolgend angeordnet sind. Kathodenseitig ist eine Anzahl p-dotierter Kurzschlusszonen 69 (”Kathodenkurzschlüsse”) angeordnet, die ausgehend von der p-dotierten Basis 6 den an die p-dotierte Basis 6 angrenzenden n-dotierten Emitter 5 durchdringen. Entsprechend weist der Thyristor anodenseitig eine Anzahl n-dotierter Kurzschlusszonen 79 (”Anodenkurzschlüsse”) auf, die ausgehend von der n-dotierten Basis 7 den an die n-dotierte Basis 7 angrenzenden p-dotierten Emitter 8 durchdringen. Abweichend vom dem in 12 dargestellten Thyristor können auch nur Anodenkurzschlüsse 79 oder nur Kathodenkurzschlüsse 69 vorgesehen sein. Solche Anodenkurzschlüsse 79 bzw. Kathodenkurzschlüsse bilden eine Widerstandsstruktur mit einem von der darin herrschenden Stromdichte abhängigen elektrischen Widerstand. The thyristor comprises a semiconductor body 1 in which in a vertical direction v starting from a back 14 towards a front 13 a p-doped emitter zone 8th (p-doped emitter), an n-doped base region 7 (n-doped base), a p-doped base region 6 (p-doped base) and an n-doped emitter region 5 (n-doped main emitter) are arranged consecutively. On the cathode side there are a number of p-doped short-circuit zones 69 ("Cathode shorts") arranged starting from the p-doped base 6 to the p-doped base 6 adjacent n-doped emitter 5 penetrate. Accordingly, the thyristor on the anode side, a number n-doped short-circuit zones 79 ("Anode shorts"), starting from the n-doped base 7 the to the n-doped base 7 adjacent p-doped emitter 8th penetrate. Deviating from the in 12 shown thyristor can only anode short circuits 79 or only cathode shorts 69 be provided. Such anode short circuits 79 or cathode short circuits form a resistance structure with an electrical resistance dependent on the current density prevailing therein.
Die Anodenkurzschlüsse 79 und die Kathodenkurzschlüsse 69 können inselartig in den jeweiligen Emitter 8 bzw. 5 eingebettet und über die Fläche des jeweiligen Emitters 8 bzw. 5 verteilt sein. Alternativ zu einer inselartigen Ausgestaltung mit einer Vielzahl voneinander beabstandeten Anodenkurzschlüssen 79 bzw. Kathodenkurzschlüssen 69 können diese auch netzartig ausgebildet sein und den jeweiligen Emitter netzartig durchsetzen, so dass ein zusammenhängendes Netz ausreichen kann. Selbstverständlich können auch mehrere Teilnetze vorgesehen sein. Ebenso können eine netzartige Struktur und eine inselartige Struktur auch gemeinsam miteinander eingesetzt werden. Wesentlich ist in jedem Fall, dass solche Kurzschlussstrukturen 69, 79 ausreichend dicht in dem jeweiligen Emitter angeordnet sind.The anode shorts 79 and the cathode shorts 69 can be island-like in the respective emitter 8th respectively. 5 embedded and over the surface of each emitter 8th respectively. 5 be distributed. Alternatively to an island-like configuration with a plurality of spaced apart anode short circuits 79 or cathode short circuits 69 These may also be formed like a net and enforce the respective emitter net, so that a coherent network may be sufficient. Of course, several subnets can be provided. Likewise, a net-like structure and an island-like structure can also be used together. It is essential in any case that such short-circuit structures 69 . 79 are arranged sufficiently tight in the respective emitter.
Die Dotierung der Kathodenkurzschlüsse 69 ist in einer vergrößerten Ansicht gemäß 13 anhand eines einzelnen Kathodenkurzschlusses 69 gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, dass sich der Kathodenkurzschluss 69 in der vertikalen Richtung v bis in die Tiefe t69 des n-dotierten Emitters 5 erstreckt. Der Kathodenkurzschluss 69 weist einen ersten Abschnitt 66 und einen zwischen dem ersten Abschnitt 66 und der p-dotierten Basis 6 angeordneten zweiten Abschnitt 67 auf. Die Netto-Dotierstoffkonzentration p67 des zweiten Abschnitts 67 ist schwächer gewählt als die Netto-Dotierstoffkonzentration p66 des ersten Abschnitts 66.The doping of the cathode shorts 69 is in an enlarged view according to 13 based on a single cathode short circuit 69 shown. It can be seen that the cathode short circuit 69 in the vertical direction v to the depth t69 of the n-type emitter 5 extends. The cathode short circuit 69 has a first section 66 and one between the first section 66 and the p-doped base 6 arranged second section 67 on. The net dopant concentration p67 of the second section 67 is chosen weaker than the net dopant concentration p66 of the first section 66 ,
Die Herstellung solcher in den n-dotierten Emitter 5 eingebetteter Kathodenkurzschlüsse 69 kann beispielsweise ausgehend von einem Halbleitersubstrat erfolgen, welches eine schwach n-dotierte Schicht aufweist, die sich bis an die Vorderseite 13 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt. Davon ausgehend kann in dem Halbleiterkörper 1 ein p-dotierter Abschnitt erzeugt werden, der sich ausgehend von der Vorderseite 13 in entgegen der vertikalen Richtung v in den Halbleiterkörper 1 hinein erstreckt und der mit einem verbleibenden Abschnitt der schwach n-dotierten Schicht den späteren pn-Übergang zwischen der p-dotierten Basis und der n-dotierten Basis bildet.The preparation of such in the n-doped emitter 5 embedded cathode shorts 69 can be done, for example, starting from a semiconductor substrate having a weakly n-doped layer, which extends to the front 13 of the semiconductor body 1 extends. Based on this, in the semiconductor body 1 a p-doped portion may be generated extending from the front side 13 in the vertical direction v in the semiconductor body 1 and forms with a remaining portion of the weakly n-doped layer, the later pn junction between the p-doped base and the n-doped base.
Die Herstellung einer solchen p-dotierten Abschnitts kann beispielsweise durch eine zweistufige Aluminiumbelegung mit einem jeweils auf die Belegung folgenden thermischen Eintreibschritt erfolgen. Der so erzeugte, p-dotierte Abschnitt weist dann eine Ausdiffusionsform auf.The production of such a p-doped portion can be carried out, for example, by a two-stage aluminum coating with a respectively following on the occupancy thermal Eintreibschritt. The thus-produced p-doped portion then has an outdiffusion shape.
Mittels einer nachfolgenden Anhebung der p-Dotierung in einem vorderseitigen Abschnitt des Halbleiterkörpers 1 kann dann eine Schicht erzeugt werden, die später die ersten Abschnitte 66 der Kathodenkurzschlüsse 69 bildet. Diese Anhebung kann z. B. durch Dotierung mit einem Akzeptor erfolgen. Wird hierzu ein Akzeptor verwendet der, wie z. B. Indium bei einem Halbleiterkörper mit dem Grundmaterial Silizium, ein tiefes Energieniveau aufweist, so verringert sich der elektrische Widerstand der Kathodenkurzschlüsse 69 vorteilhafter Weise mit zunehmender Temperatur.By means of a subsequent increase of the p-doping in a front-side section of the semiconductor body 1 then a layer can be created, later the first sections 66 the cathode shorts 69 forms. This increase can z. B. by doping with an acceptor. Is this an acceptor used, such. B. indium in a semiconductor body with the base material silicon, a low energy level, so the electrical resistance of the cathode shorts decreases 69 advantageously with increasing temperature.
Danach kann der n-dotierte Emitter 5 durch eine vorderseitige, maskierte n-Dotierung, bei einem Halbleiterkörper mit dem Grundmaterial Silizium z. B. mit Phosphor oder Arsen, erzeugt werden.Thereafter, the n-doped emitter 5 by a front-side, masked n-doping, in a semiconductor body with the base material silicon z. B. with phosphorus or arsenic, are generated.
Korrespondierend zu 13 zeigt 14 die Dotierungsverhältnisse bei den Anodenkurzschlüssen 79, welche sich in der vertikalen Richtung v bis in die Tiefe t79 des p-dotierten Emitters 8 erstreckten. Ein Anodenkurzschluss 79 weist einen ersten Abschnitt 76 und einen zwischen dem ersten Abschnitt 76 und der n-dotierten Basis 7 angeordneten zweiten Abschnitt 77 auf. Die Netto-Dotierstoffkonzentration n77 des zweiten Abschnitts 77 ist schwächer gewählt als die Netto-Dotierstoffkonzentration n76 des ersten Abschnitts 76.Corresponding to 13 shows 14 the doping ratios at the anode short circuits 79 , which extend in the vertical direction v to the depth t79 of the p-doped emitter 8th extended. An anode short 79 has a first section 76 and one between the first section 76 and the n-doped base 7 arranged second section 77 on. The net dopant concentration n77 of the second section 77 is chosen weaker than the net dopant concentration n76 of the first section 76 ,
Durch die erläuterte Ausgestaltung der ersten Abschnitte 66 bzw. 76 kann erreicht werden, dass die Kathodenkurzschlüsse 69 bzw. die Anodenkurzschlüsse 79 bei einem geringen die jeweiligen Kurzschlüsse 69 bzw. 79 durchfließenden Strom I1 einen elektrischen Widerstand R1 aufweisen, der geringer ist als ihr elektrischer Widerstand R2 bei einem höheren Strom 12. Ursache hierfür ist das sich mit zunehmendem Strom in den zweiten Abschnitten 67 bzw. 77 aufgrund der Raumladung ausbildende, starke elektrische Feld.By the explained embodiment of the first sections 66 respectively. 76 can be achieved that the cathode shorts 69 or the anode short circuits 79 at a low the respective shorts 69 respectively. 79 flowing through current I1 have an electrical resistance R1, which is lower than its electrical resistance R2 at a higher current 12 , The reason for this is that with increasing current in the second sections 67 respectively. 77 due to the space charge forming, strong electric field.
Die Netto-Dotierstoffkonzentration der zweiten Abschnitte 67 der Kathodenkurzschlüsse 69 und/oder der zweiten Abschnitte 77 der Anodenkurzschlüsse 79 kann beispielsweise 1013 cm–3 bis 1015 cm–3 betragen. Weiterhin kann der elektrische Widerstand der kathodenseitigen Kurzschlusszonen 69 und/oder der anodenseitigen Kurzschlusszonen 79 in Bezug auf den die jeweiligen Kurzschlusszonen 69, 79 durchfließenden Strom einen Gradienten dI/dR aufweisen.The net dopant concentration of the second sections 67 the cathode shorts 69 and / or the second sections 77 the anode shorts 79 may for example be 10 13 cm -3 to 10 15 cm -3 . Furthermore, the electrical resistance of the cathode-side short-circuit zones 69 and / or the anode-side short-circuit zones 79 in terms of the respective short-circuit zones 69 . 79 flowing through a gradient dI / dR have.
In den vorangehenden Beispielen wurde die Erfindung anhand eines stark p-dotierten Abschnitts 21 erläutert, dem ein schwächer p-dotierter Abschnitt 20 vorgelagert ist. Grundsätzlich kann eine Widerstandsstruktur jedoch auch zwei oder mehr stark p-dotierte Abschnitte aufweise, denen jeweils ein schwächer p-dotierter Abschnitt vorgelagert ist. Als Beispiel hierzu zeigt 16 eine alternative Ausgestaltung des Abschnitts 11 des Thyristors gemäß 1, 17 den zugehörigen einen Verlauf der Netto-p-Dotierstoffkonzentration in einer in 16 dargestellten Schnittebene D-D' in Abhängigkeit von der lateralen Richtung r1.In the preceding examples, the invention was based on a heavily p-doped portion 21 which explains a weaker p-doped section 20 is upstream. In principle, however, a resistance structure may also have two or more heavily p-doped sections, each preceded by a weaker p-doped section. As an example shows 16 an alternative embodiment of the section 11 of the thyristor according to 1 . 17 the associated a course of the net p-dopant concentration in an in 16 illustrated sectional plane DD 'as a function of the lateral direction r1.
Wie in 16 zu sehen ist, kann eine Widerstandsstruktur 64 abweichend von den in den 1 bis 5 gezeigten Anordnungen nicht nur einen stark p-dotierten Abschnitt 21 aufweisen, dem ein schwächer dotierter Abschnitt 20 vorgelagert ist, vielmehr können insgesamt zwei, drei, vier oder mehr stark p-dotierte Abschnitte 21, 22, 23, 24 vorgesehen sein, wobei den stark p-dotierte Abschnitten 22, 23, 24 jeweils ein Abschnitt 20' vorgelagert sein, der schwächer dotiert ist als der betreffende stark p-dotierte Abschnitt 22, 23, 24. Für Ausgestaltung eines jeden der schwächer dotierten Abschnitte 20' gelten dieselben Kriterien und Merkmale wie für den anhand der vorangehenden Beispiele erläuterten schwächer dotierten Abschnitt 20. Soweit bestimmte Merkmale des Abschnitts 20 von der Ausgestaltung des zugehörigen stark p-dotierten Abschnitts 21 abhängen, gelten die entsprechenden Merkmale für die schwächer dotierten Abschnitte 20' in gleicher Weise, wobei an die Stelle des stark p-dotierten Abschnitts 21 der jeweilige stark p-dotierte Abschnitt 22, 23, 24 tritt, dem der jeweilige schwächer dotierte Abschnitt 20' vorgelagert ist. Die Längen d20', die die schwächer dotierten Abschnitte 20' in der lateralen Richtung r1 aufweisen, treten an die Stelle der in den vorangehenden Beispielen erläuterten Länge d20. Entsprechend treten die Längen d22, d23 bzw. d24 der betreffende stark p-dotierten Abschnitte 22, 23, 24 an die Stelle der in den vorangehenden Beispielen erläuterten Länge d21.As in 16 can be seen, a resistance structure 64 deviating from those in the 1 to 5 shown arrangements not only a heavily p-doped portion 21 having a weaker doped portion 20 rather, a total of two, three, four or more heavily p-doped sections may be used 21 . 22 . 23 . 24 be provided, wherein the heavily p-doped sections 22 . 23 . 24 one section each 20 ' which is less heavily doped than the heavily p-doped section in question 22 . 23 . 24 , For embodiment of each of the weaker doped sections 20 ' The same criteria and features apply as for the less heavily doped section explained in the preceding examples 20 , As far as certain features of the section 20 from the configuration of the associated heavily p-doped portion 21 depend on the corresponding characteristics for the less heavily doped sections 20 ' in the same way, taking the place of the heavily p-doped portion 21 the respective heavily p-doped section 22 . 23 . 24 occurs, which the respective less heavily doped section 20 ' is upstream. The lengths d20 ', which are the weaker spiked sections 20 ' in the lateral direction r1, take the place of the length d20 explained in the preceding examples. Correspondingly, the lengths d22, d23 and d24, respectively, occur in the heavily p-doped sections in question 22 . 23 . 24 instead of the length d21 explained in the preceding examples.
Grundsätzlich können zwei, mehrere oder ein jeder der vorgelagerten, schwächer dotierten Abschnitte 20 mit 20 hinsichtlich ihres Verlaufs der Netto-p-Dotierstoffkonzentration in der lateralen Richtung r1 identisch ausgestaltet sein, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.In principle, two, several or each of the upstream, less heavily doped sections 20 With 20 with respect to their course of the net p-dopant concentration in the lateral direction r1 be configured identically, but this is not absolutely necessary.
Im Fall von wenigstens zwei schwächer dotierten Abschnitten 20, 20' sind diese in der lateralen Richtung r1 aufeinander folgend angeordnet, wobei sich jeweils zwischen zwei benachbarten der schwächer dotierten Abschnitte 20, 20' einer der stark p-dotierten Abschnitte 81, 82, 83, 84 befindet.In the case of at least two weaker doped sections 20 . 20 ' these are arranged consecutively in the lateral direction r1, wherein in each case between two adjacent ones of the less heavily doped sections 20 . 20 ' one of the heavily p-doped sections 81 . 82 . 83 . 84 located.
Bei dem in 16 gezeigten Beispiel weist die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in der lateralen Richtung r1 im Bereich eines jeden der vorgelagerten Abschnitte 20, 20' eine Horizontalstelle auf, wie dies anhand von 5 näher erläutert wurde. Abweichend davon kann die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in der lateralen Richtung r1 im Bereich genau eines, mehrerer oder eines jeden der vorgelagerten Abschnitte 20, 20 jeweils an zumindest einer Stelle einen positiven Gradienten ∂NA/∂r1 aufweisen, wie dies anhand von 3 erläutert wurde. Ebenso kann die Netto-p-Dotierstoffkonzentration N(r1) in der lateralen Richtung r1 im Bereich genau eines, mehrerer oder eines jeden der vorgelagerten Abschnitte 20, 20' jeweils an zumindest einer Stelle einen negativen Gradienten ∂NA/∂r1 aufweisen, wie dies anhand von 4 erläutert wurde.At the in 16 As shown, the net p-dopant concentration N (r1) in the lateral direction r1 is in the range of each of the upstream portions 20 . 20 ' a horizontal position on, as based on 5 was explained in more detail. Deviating from this, the net p-dopant concentration N (r1) in the lateral direction r1 can be in the range of exactly one, several or each of the upstream sections 20 . 20 each at at least one point have a positive gradient ∂N A / ∂r1, as shown by 3 was explained. Similarly, the net p-dopant concentration N (r1) in the lateral direction r1 may be in the range of exactly one, several or each of the upstream portions 20 . 20 ' each have at least one point a negative gradient ∂N A / ∂r1, as shown by 4 was explained.
Die vorangehenden, anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf einen Thyristor. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Thyristor beschränkt. Sie kann vielmehr auch bei Widerstandsstrukturen in anderen Halbleiterbauelementen, z. B. bei Dioden, eingesetzt werden. Innerhalb eines Bauelements können auch mehrere Widerstandsstrukturen miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel ist es möglich, eine als Lateralwiderstand ausgebildete Widerstandsstruktur, wie sie anhand der 1 bis 11 erläutert wurde, mit einer oder mehreren als Kurzschlussstrukturen ausgebildeten Widerstandsstrukturen, wie sie anhand der 12 bis 14 erläutert wurden, innerhalb eines Halbleiterbauelements miteinander zu kombinieren.The preceding exemplary embodiments explained with reference to the figures in each case relate to a thyristor. However, the invention is not limited to a thyristor. Rather, it can also be used in resistor structures in other semiconductor devices, eg. As in diodes, are used. Within a component, it is also possible to combine a plurality of resistance structures with one another. For example, it is possible to use a resistor structure formed as a lateral resistor, as described with reference to FIG 1 to 11 has been explained with one or more as short-circuit structures formed resistor structures, as shown by the 12 to 14 have been explained to combine with each other within a semiconductor device.